山区公路软土地基施工的处理注意事项及常用方法

专注地信 · 发表于 2011-3-7 10:12

软土是指淤泥、淤泥质土及天然强度低、压缩性高、透水性小的一般黏性土。大部分软土的天然含水量30%~70%，孔隙比1.0~1.9，渗透系数为10-8~10-7cm/s，压缩性系数为0.005~0.02，抗剪强度低，具有触变性，流变性显著。对于标准贯击次数小于4，无侧限抗压强度小于50KPa，含水量大于30%的砂性土也统称为软土。

目前，公路软土地基的处理方法较多，但由于山区公路在修建时很多都受到地形的限制，修建过程中一般都存在交通不方便、大型施工机械无法进场的难题。因此，一些依靠大型机械进行处理的施工方法在山区公路施工过程中都很难用到，本文结合山区公路的实际情况，主要介绍一些适合山区公路修建特点、在山区公路修建中经常用到的软土地基的处理方法。
1、山区公路软土路段的分布特点：山岭重丘区的软土路段多分布在一些池塘、山涧谷地、河流两侧的平缓地段以及沿海山区的滨海路堤。软土大都属于间断性，范围较小，设计阶段不易发现，且有以下特点。
   （1）不均匀性，即软弱层厚度的不均匀性。往往在较小的范围，如20 m～30m内软土厚度急剧变化；
（2）和地下水的隐患同时存在，这些路段一般泉水较发育，地面有间断性流水；
（3）软土底部往往有一倾斜面，且有时可能与路线平行，有时又可能与路线斜交，增加了处理的难度。
（4）由于软土分布在路线低洼处，公路通过时，多为高路堤或半填半挖路堤，而这些路段一般交通极不方便，大型机械很难进场，在选择处理方案时受到限制。
   2　山区软土路段修建公路应注意的问题
2.1　加强勘探和地质调绘山区软土路段一般分布面积较小，地层变化大，有些软土设计阶段不容易发现。所以施工中对一些不良地质路段，要有针对性加密勘探点，可适当超出“公路软土地基路堤设计与施工技术规范”关于勘探点布置的限制，采取挖探、钎探等方式，详细了解软土和地下水分布特点，绘出地质断面图，作为设计变更的依据。
   2.2　山区软基处理应和地表水、地下水处理的防护工程相结合，山区软土多半与地下水、季节性流水、泉水等并存，处理软基首先应采用截水沟、排水沟或盲沟等措施消除水患。有些软土就是由于地下水的长期浸泡造成，所以软基处理要和防护工程结合进行。
   2.3　公路软基处理应与滑坡调查与防治结合进行，公路在一定程度上破坏了自然界的平衡，软土往往就是这平衡的薄弱环节，在山区软土层面往往是一个倾斜面，软土层或残留软土层可能就构成滑坡体的滑动面，所以山区软基处理应和滑坡防治结合进行。
   2.4　采取桥梁方案是公路进行软基处理的比较方案之一，经济比较往往是建设单位选取处理方案的重要依据。一般说，桥梁方案最贵，但从安全、美观角度桥梁方案又最好。低路堤一般是最合理，但对一些地质条件复杂、处理难度大的高路堤，如果处理费用接近于桥梁方案，也可以考虑采用桥梁方案。同时要指出，从环境保护的观点考虑，桥梁方案要比大填大挖更可取。

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   3　山区公路软基处理常用施工方法介绍
3.1　基底开挖换土法
  基底开挖换土简称换填，是山区公路软土地基处理中最常用的处理方法。它是将路基范围内的沼泽、淤泥全部挖除，再换填以满足路基施工要求、透水性较好的土。当淤泥深度大于3m时，应考虑部分换填和采取路堤两侧增建反压护道的措施。软基在开挖时要由端部向中央，分层挖除，并修筑临时运输便道，由汽车运载出坑。要注意解决渗水或排水两个问题，可采用边挖边填，也可全部或局部清除后进行全部或局部回填，尽可能换渗水性良好的砂性土，并注意及时抽水。如果路基与沼泽、淤泥完全隔离时，可按照一般路堤填筑方式进行填筑，同时做好泥沼与路基之间的边沟的排水，保证路堤不受水毁，不受冻害。
3．2砂垫层法
在软土层顶面铺砂垫层，主要起浅层水平排水作用，使软土中的水分在路堤自重的压力作用下，加速沉降发展，缩短固结时间。但对基底应力分布和沉降量的大小无显著影响。适用于路堤高度小于两倍极限高度（在天然软土地基上，基底不作特殊加固处理而用快速施工方法修筑路堤的填筑最大高度），软土层及其硬壳较薄，或软土表面渗透性很低的硬壳等情况。亦适用于软土层稍厚但具有双面排水条件的地基。其形式有排水砂垫层、换土砂垫层、砂垫层和土工布混合使用等形式。
3．3反压护道法
在路堤两侧填筑一定宽度和高度的护道，以改善路堤荷载方式来增加抗滑力的方法，使路堤下的软基向两侧隆起的趋势得到平衡，从而保证路堤的稳定性。适用于路堤高度不大于1.5~2倍的极限高度，非耕作区和取土不太困难的地区。
3．4土工聚合物处治
土工布、土工格栅等土工聚合物铺设于路堤底部，在路基自重作用下受拉产生抗滑力矩，提高路基稳定性。土工布在软土地基加固中的作用包括排水、隔离、应力分散和加筋补强。土工布连接一般采用搭接法或缝接法。目前缝接法有一般缝法、丁缝法和蝶形法。
土工格栅加固土的机理存在于格栅与土的相互作用之中。一般可归纳为格栅表面与土的摩擦作用；格栅孔眼对土的锁定作用和格栅肋的被动抗阻作用。三种作用均能充分约束土的颗粒侧向位移，从而大大地增加了土体的自身稳定性，对土的加固效果明显高于其它土工织物。
3．5抛石挤淤法
在路基底部抛投一定数量片石，将淤泥挤出基底范围，以提高地基的强度。这种方法施工简单、迅速、方便。适用常年积水的洼地，排水困难，泥炭呈流动状态，厚度较薄，表面无硬壳，片石能沉达底部的泥沼或厚度为3~4m的软土；在特别软弱的地面上施工由于机械无法进入，或是表面存在大量积水无法排除时；适用于石料丰富、运距较短的情况。抛投片石的大小，随泥炭或软土的稠度而定。抛投顺序应先从路堤中部开始，中部向前突进后再渐次向两侧扩展，以使淤泥向两旁挤出。
3．6堆载预压法
在软基上修筑路堤，通过填土堆载预压，使地基土压密、沉降、固结，从而提高地基强度，减少路堤建成后的沉降量。堆载预压法对各类软弱地基均有效；使用材料、机具简单，施工操作方便。但堆载预压需要一定的时间，适合工期要求不紧的项目。对于深度较厚的饱和软土，排水固结所需要的时间很长，同时需要大量的堆载材料，在使用上会受限。
   在实际施工中，往往一段软土地段的处理方法是由几种软基处理方法共同组合进行处理的。比如在广东省S226线K60+300~K62+800段软基处理工程中，就同时应用了换填、砂垫层、土工格栅和反压护道法等方法进行综合处理。软基处理的最终目的，就是尽可能地减少车辆荷载和路堤填筑荷载引起的软基滑动对路基稳定性的破坏，并尽可能地减少软土路基的沉降量和沉降时间。因此，在施工过程中，可结合软土地段的实际情况，灵活应用各种处理方法，保证路基的强度和稳定性。